摘要：绿色地铁应该是绿色节能，污染少低成本的地铁全生命周期领域。无论是地铁中与外界的物质交换，能量交换，还是地铁对环境的影响，还是进行社会因素和经济因素的考虑，绿色地铁的标准应该是使得各个环节得到最优秀的配置。这里针对地铁中杂散电流的不可避免性和特点，提出杂散电流产生-诊断-维护的全生命周期理论，并且依托于BAS(环境和设备监控系统）的组织架构和网络，搭建智能在线诊断系统，实现监控杂散电流的产生，获得杂散电流过大预警数值，维护并防止杂散电流继续滋生的功能，为绿色地铁在杂散电流方面提供可能。
关键字：生命周期理论；绿色地铁；BAS;在线诊断系统
On line diagnosis system of green stray current based on life cycle theory
Zhaoyuming Zhang Keshen An Junfeng
(Ji'nan rail transit Group Co., Ltd., Ji'nan 250001)
Abstract：the green subway should be green energy saving, pollution and low cost of the subway life cycle area. Whether it is in the subway exchange with the outside world, the exchange of material and energy, or subway on the environment, and social and economic factors into account, green Metro standards should be made in all aspects of the best configuration obtained. Here the inevitability and the characteristics of stray current in subway stray current, whole life cycle theory - diagnosis - maintenance is proposed, and based on BAS (environment and equipment monitoring system) structure and network, build online intelligent diagnosis system, realize the monitoring of stray current, stray current is too large to obtain early warning value maintenance, and prevent the stray current to the breeding function for the green in the subway stray current may provide.
Key words：life cycle theory; green metro; BAS; on line diagnosis system
0 绪论
生命周期理论得到广泛的应用，在建筑行业得到认可，洪竞科等人在文章《生命周期评价理论及在建筑领域中的应用综述》中提出了原材料挖掘与生产、运输、施工建造、运行和拆除的五个过程组成建筑行业的生命周期，并且在生命周期评价概念和理论框架的基础上，对生命周期评价三种主要模型（过程生命周期评价模型、投入-产出生命周期评价模型、混合生命周期评价模型）的内容与特点进行了总结。任国强等人在《全生命周期评价在我国绿色建筑中的应用》中提出了四个阶段: 决策阶段、设计阶段、施工阶段和运营维护阶段，并且进行了相关的评价，建立数学模型，找到潜在的成本降低。也说明了生命周期理论的重要性，无论是在阶段中寻找新的途径达到降低成本的目的，还是在整个过程中挖掘出潜在的生命周期评价模型中，生命周期理论起到重要作用。生命周期理论可以节省系统与外界的资源交互，降低能耗的作用，并且可以有效方法实施中降低环境污染等，正式由于上述的各种原因，使得绿色地铁成为可能。
地铁中存在设计，建设，运营三个主要工期，每个阶段都会有物质交换，能量交换，并且产生对环境的影响，在经济因素和社会因素的影响下，会对地铁的造价产生一定的影响，因此绿色地铁的实施应该从物质，能量，对环境的影响中充分考虑，并且联想到经济和社会因素，目的是达到一个绿色节能，污染少成本低的友好生命周期。
图1 杂散电流全生命周期在线诊断系统
地铁中的杂散电流不可避免，会产生大量的杂散电流。列车在运行的环节会产生一定的杂散电流，对地铁隧道的钢结构以及相对应的通讯线，管道等产生腐蚀现象，久而久之浪费了资源，达不到绿色地铁的要求，因此对于杂散电流的诊断是有必要的，现阶段主要的诊断的方法是标准半电池电位法。得到诊断电流并且对于产生原因进行有效分析是杂散电流系统的重要举措。
1 整个基于生命周期理论的绿色杂散电流在线诊断系统构架组成
1.1 构架
整个杂散电流的生命周期阶段有杂散电流的产生，杂散电流的诊断，杂散电流的维护三个阶段，为了在上述的三个阶段中实现实时诊断到杂散电流的大小，并且对于过大杂散电流产生预警的左右，采用与BAS系统互联互通，实现在电流诊断的作用，并且对杂散电流过高产生报警，并且对其进行维护措施，整个过程自动化程度提高，节约人力，并且可以有效延缓或者阻止轨道腐蚀等作用，达到绿色节能的目的。
1.2 杂散电流产生的阶段
杂散电流的产生阶段：杂散电流产生有很多原因，会受到土壤环境，变电所，轨道特征的影响，不同环境会产生不同大小的杂散电流。采用需要测量的土壤电阻率（Ω) 、牵引电流(A)、列车与牵引所距离（km）、轨地过渡电阻（k m / Ω）、轨道纵向电阻（k m / Ω）、钢轨电位限制装置 的泄漏电流（A）、钢轨电位限制装置轨电位（V）、负极回流电流（A）、参比电极与埋地钢筋距离（mm)作为杂散电流的测量数据，然后传递给就近模块箱的PLC的通讯模块，然后由通信模块传递给上位机，由上位机得到各个数据并且保存，后期用于分析过程和诊断过程。
这个过程为了采取相关的数值，采用传感器设备采集相关信号，然后通过硬线或者通讯线传递给BAS系统的通讯模块，然后上传给上位机操作软件，软件完成相关数据的收集工作。
同时在杂散电流的产生原因中，可以根据已知输入信息，可以防止杂散电流的过度产生，应该普洱诶之相关的变电所电流大小，轨道的相关长度配置，纵向电阻的大小等，在杂散电流产生的起初，在施工环节就要做好防止杂散电流多大的措施，为后期的投入做好铺垫工作。
1.3 杂散电流诊断
针对与一定的输入数据去预测出输出数据属于诊断识别的范畴，可以采用最小距离法，神经网络预测，支持向量机预测，深度学习算法等，这里需要对上位机采集到的输入数据去得到相关的杂散电流，为了使得能够保证争取的测量误差，并且能够快速有效的给出杂散电流的预测值，采用简单易行的方法即可。 采用基于BP神经网络的软测量模型,测量模型如下所示。
在上述的软测量模型中，针对输入信号的特点，然后根据BP神经网络的特点，针对一个多输入单输出的模型，根据已知的历史数据进行网络训练，设置网络模型的相关参数，设置相关的训练误差，训练步数，训练的最大迭代次数，隐含层个数等，可以容易得相应的杂散电流的数值，然后根据经验设定杂散电流预警值，当超过一定的预警值，上位机发出预警状态，提醒相关人员进行检查操作。
于此同时，对于每一个输入的变量在上位机设定相关的限定值，当PLC采集到的相关数据也达到限定值时候，同时也发出相应的预警信号，操作人员可以根据超过限定值的输入变量，采取相关的措施，杜绝杂散电流继续腐蚀现象的发生。
图2 BP神经网络的软测量模型
实施测量的实施过程中，我们对于测量到的杂散电流的大小和实时预测的电流大小进行对比，采取了五组数据，误差如下表格：
从上述的表格可以看出，相对误差比较小，具有一定实用性和可行性。
1.4 杂散电流维护
针对BAS系统对于杂散电流得到过高预警后，针对某些情况去执行相关的操作，主要的方法有:（1）对于BAS能够诊断的电流过高原因，直接就原因去采取补救措施，比如发现回流轨道的电流过大，那么针对回流轨道采取相应措施进行补救；（2）针对BAS系统得不到直接原因时，那么安排相关人员逐步排查，进行相关的操作和实施过程，从而杜绝杂散电流对轨道和相关设备的过度腐蚀，节约资源和成本，带给绿色地铁完美发展；（3）加入排除电流的装置，让杂散电流回流到变电所的负极，达到能源的再生利用，节能减排。
总结
对地铁的杂散电流针对生命周期理论做出研究，利用BAS系统做相关的互联互通工作，并且针对收集数据制定软测量模型，并且由数据的输出结果做出相关诊断，从而在大大的降低轨道腐蚀率，杂散电流可以实现回收再用，为绿色地铁的建设提供可行方案。
对于杂散电流的产生，还需要管理环节的配合，管理的好坏也侧面影响到杂散电流的产生，相关器具设备的配置，相关器具的品牌，型号，质量好坏也会影响到杂散电流的大小，因此，在杂散电流的诊断和回收环节中，也要重视管理和设备采购的重要性。
该系统的构架需要BAS系统的线缆敷设，设计单位对于管线设备位置要做出合理化的配置，使得相关信号能够达到稳定可靠的数据。对于BAS系统相关的施工和调试环节也要做好相应措施，尽量做到防止杂散电流的产生。
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论文作者:赵玉明,张克申,安俊峰
论文发表刊物:《基层建设》2018年第10期
论文发表时间:2018/6/4
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